本文關(guān)鍵詞：考慮多間隙和構(gòu)件柔性的機構(gòu)耦合動力學(xué)研究

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【摘要】：隨著機構(gòu)不斷向輕質(zhì)、高速、精密方向發(fā)展,一些具有輕質(zhì)量和柔性特點的柔性構(gòu)件廣泛應(yīng)用于機構(gòu)中,而柔性構(gòu)件彈性變形與大范圍運動之間存在耦合作用,這會給機構(gòu)動力學(xué)特性帶來較大影響;同時機構(gòu)中通常含有多個運動副間隙,間隙使機構(gòu)動力學(xué)響應(yīng)偏離了理想運轉(zhuǎn)狀態(tài),并且各間隙之間、間隙與柔性構(gòu)件彈性變形之間都存在耦合作用,這會進一步影響機構(gòu)的工作精度與穩(wěn)定性。因此,多間隙和構(gòu)件柔性已成為機構(gòu)動力學(xué)研究中的熱點問題,本文對考慮多間隙和構(gòu)件柔性的機構(gòu)耦合動力學(xué)進行研究,以便為機構(gòu)設(shè)計與動力學(xué)行為預(yù)測提供分析方法和理論指導(dǎo)�？紤]機構(gòu)中構(gòu)件柔性因素,以柔性多體系統(tǒng)動力學(xué)理論為基礎(chǔ),建立含柔性構(gòu)件的多體系統(tǒng)動力學(xué)模型,進而考慮機構(gòu)中運動副間隙因素,對間隙進行合理描述,并建立間隙的矢量模型和數(shù)學(xué)模型,同時將間隙模型嵌入到柔性多體系統(tǒng)動力學(xué)模型中,最終建立含間隙和柔性構(gòu)件的機構(gòu)耦合動力學(xué)模型,為研究考慮多間隙和構(gòu)件柔性的機構(gòu)耦合動力學(xué)特性奠定基礎(chǔ)。為合理描述機構(gòu)間隙處接觸碰撞過程,對間隙法向接觸碰撞力模型和切向摩擦力模型進行建模與分析,并基于L-N非線性彈簧阻尼接觸碰撞力模型和修正的Coulomb摩擦力模型,結(jié)合含間隙和柔性構(gòu)件的機構(gòu)耦合動力學(xué)模型,對考慮多間隙和連桿柔性的平面四桿機構(gòu)進行動力學(xué)研究,研究間隙和連桿柔性對其動力學(xué)特性的影響。進一步將含間隙和柔性構(gòu)件的機構(gòu)耦合動力學(xué)模型應(yīng)用到航天機構(gòu)中,研究多間隙和構(gòu)件柔性對航天機構(gòu)動力學(xué)特性的影響。首先,研究考慮方位軸和俯仰軸間隙的剛性衛(wèi)星天線雙軸驅(qū)動機構(gòu)耦合動力學(xué)特性,進而分別研究驅(qū)動力矩、間隙處摩擦系數(shù)、等效阻尼系數(shù)以及接觸剛度系數(shù)對機構(gòu)動力學(xué)特性的影響,并基于健康指標(biāo)和無量綱幅值影響指標(biāo),定量研究各因素對機構(gòu)指向精度和工作穩(wěn)定性的影響規(guī)律。最后,研究考慮多間隙和反射面柔性的驅(qū)動機構(gòu)耦合動力學(xué)特性,對柔性反射面進行離散化處理,研究反射面彈性變形規(guī)律,并深入研究彈性模量和約束形式對其彈性變形的影響。進一步研究間隙對反射面彈性變形和動力學(xué)特性的影響,以及反射面柔性對含間隙機構(gòu)指向精度和動力學(xué)特性的影響,并研究考慮間隙與不考慮間隙時反射面約束形式對機構(gòu)動力學(xué)特性的影響規(guī)律。
【關(guān)鍵詞】：柔性多體系統(tǒng) 運動副間隙 接觸碰撞 航天機構(gòu) 耦合動力學(xué)
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TH112
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-19
• 1.1 課題來源及研究目的與意義9-10
• 1.1.1 課題來源9
• 1.1.2 課題研究目的與意義9-10
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-17
• 1.2.1 柔性多體系統(tǒng)動力學(xué)研究現(xiàn)狀10-13
• 1.2.2 含間隙機構(gòu)動力學(xué)研究現(xiàn)狀13-15
• 1.2.3 含間隙機構(gòu)接觸碰撞建模研究現(xiàn)狀15-16
• 1.2.4 含間隙和柔性構(gòu)件的機構(gòu)動力學(xué)研究現(xiàn)狀16-17
• 1.3 本文主要研究內(nèi)容17-19
• 第2章 含間隙和柔性構(gòu)件的多體系統(tǒng)動力學(xué)建模19-30
• 2.1 含柔性構(gòu)件的多體系統(tǒng)動力學(xué)建模19-25
• 2.1.1 柔性構(gòu)件任意點運動學(xué)模型19-21
• 2.1.2 柔性構(gòu)件廣義質(zhì)量陣和剛度陣21-22
• 2.1.3 柔性構(gòu)件廣義力模型22-23
• 2.1.4 柔性構(gòu)件動力學(xué)方程23-24
• 2.1.5 含柔性構(gòu)件的多體系統(tǒng)動力學(xué)模型24-25
• 2.2 運動副間隙模型25-29
• 2.2.1 運動副間隙矢量模型25-26
• 2.2.2 運動副間隙數(shù)學(xué)模型26-29
• 2.3 含間隙和柔性構(gòu)件的機構(gòu)耦合動力學(xué)模型29
• 2.4 本章小結(jié)29-30
• 第3章 含間隙機構(gòu)碰撞力建模與動力學(xué)特性分析30-48
• 3.1 運動副間隙法向碰撞力模型分析30-33
• 3.2 運動副間隙切向摩擦力模型分析33-34
• 3.3 含多間隙和柔性連桿的平面四桿機構(gòu)動力學(xué)研究34-47
• 3.3.1 動力學(xué)模型和間隙模型驗證34-36
• 3.3.2 間隙個數(shù)對機構(gòu)動力學(xué)特性的影響36-40
• 3.3.3 構(gòu)件柔性對機構(gòu)動力學(xué)特性的影響40-46
• 3.3.4 間隙大小對機構(gòu)動力學(xué)特性的影響46-47
• 3.4 本章小結(jié)47-48
• 第4章 含多間隙天線雙軸驅(qū)動機構(gòu)動力學(xué)特性研究48-66
• 4.1 含多間隙驅(qū)動機構(gòu)動力學(xué)特性研究48-50
• 4.1.1 間隙對機構(gòu)運轉(zhuǎn)軌跡和角速度的影響48-49
• 4.1.2 間隙對機構(gòu)角加速度和碰撞力的影響49-50
• 4.2 含多間隙驅(qū)動機構(gòu)動力學(xué)特性影響因素研究50-58
• 4.2.1 驅(qū)動力矩對機構(gòu)動力學(xué)特性的影響51-53
• 4.2.2 摩擦和阻尼對機構(gòu)動力學(xué)特性的影響53-57
• 4.2.3 接觸剛度對機構(gòu)動力學(xué)特性的影響57-58
• 4.3 含多間隙驅(qū)動機構(gòu)動力學(xué)特性定量研究58-65
• 4.3.1 健康指標(biāo)和無量綱幅值影響指標(biāo)58-59
• 4.3.2 摩擦系數(shù)對機構(gòu)動力學(xué)特性影響的定量研究59-61
• 4.3.3 等效阻尼系數(shù)對機構(gòu)動力學(xué)特性影響的定量研究61-63
• 4.3.4 接觸剛度系數(shù)對機構(gòu)動力學(xué)特性影響的定量研究63-65
• 4.4 本章小結(jié)65-66
• 第5章 考慮反射面柔性的驅(qū)動機構(gòu)耦合動力學(xué)研究66-80
• 5.1 反射面有限元模型66-67
• 5.2 柔性反射面彈性變形研究67-70
• 5.2.1 反射面不同位置彈性變形規(guī)律67-68
• 5.2.2 約束形式對反射面彈性變形的影響規(guī)律68-69
• 5.2.3 彈性模量對反射面彈性變形的影響69-70
• 5.3 含柔性反射面的驅(qū)動機構(gòu)動力學(xué)特性研究70-72
• 5.4 間隙和柔性耦合對機構(gòu)動力學(xué)特性的影響研究72-77
• 5.4.1 間隙對反射面彈性變形的影響72-74
• 5.4.2 間隙對反射面動力學(xué)特性的影響74-76
• 5.4.3 柔性對含間隙機構(gòu)指向精度的影響76
• 5.4.4 柔性對含間隙機構(gòu)動力學(xué)特性的影響76-77
• 5.5 約束形式對機構(gòu)動力學(xué)特性的影響規(guī)律77-78
• 5.6 本章小結(jié)78-80
• 結(jié)論80-82
• 參考文獻82-88
• 致謝88

【參考文獻】

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本文編號：770984